电力系统接地故障的判断与处理分析

辜海缤

摘要：接地故障是电力系统中的常见故障类型。本文就电力调度员在日常工作中常见的电力系统接地故障的判断与处理展开论述，通过对于故障类型以及相应故障的检测方法做以分析，在此基础上提出了电力系统接地故障的判别与处理要点，具体涉及判别要点、单相接地故障处理，如故障预防、合理选线、故障处理等内容，有效保证在发生接地故障时，可以及时地遏制与解决故障问题。

关键词：电力系统;接地故障;故障处理

引言：随着电力系统的发展，相关的运行故障需要通过更加行之有效的方式对其加以判别，并针对于故障类型落实相应的处理措施。在电力调度员的日常工作中，接地故障为常见突发故障，需要在发现问题时，及时地对于故障进行判断，以保证故障问题的及时有效解决。为此，电力调度员需要熟练掌握不同的接地故障特点，应用科学的检测手段识别故障，通过有效的调度，对其加以处理，降低故障危害。

一、电力系统常见接地故障

（一）电弧接地故障

电弧性接地故障极易引起电气火灾，需要引起重视。其会产生一种流经母线的放电电容电流，这一电流一般由相电压突然降低而引起，放电电流急速衰减，它的振荡频率会达到几十千赫甚至几百千赫。此外，由非故障相电压突然升高而引起的充电电容电流，它要通过变压器线圈而形成回路。由于整个流通回路的电感较大，因此，充电电容电流衰减较慢，振荡频率也较低。放电电容电流频率高、衰减速度快.对于接地选线的作用不大;而充电电流幅值大、频率较低、衰减速度慢，有利于测量，相较于放电电容电流，充电电容电流在接地选线中更为重要。电弧接地时暂态分量的频率与电网结构、变压器参数、故障地点等均有不同程度的关联性，故障线路零序暂态电流等于所有非故障线路零序暂态电流之和。当接地电阻较小时暂态分量远大于稳态分量^[1]。

（二）单相接地故障

单相接地故障是一种小电流系统内的常见临时性故障类型，根据统计，10kV配网线路的主要故障很大比例（高达70%以上）就是接地故障。在出现单相接地故障后，会使得故障相对地电压降低，非故障两相的相电压升高，但由于出现故障后，会保持线电压的对称形态，因此不会对于连续的供电行为造成影响。但若放任单相接地故障长期存在，会引起电力系统内处于绝缘薄弱的环节被击穿，进而引发相间短路，对正常供电造成影响，甚至会引起电压互感器及相关设备在超负荷的情况下被烧毁。

二、电力系统接地故障的判别与处理

（一）判别要点

以10kV线路接地故障判断为例，单相接地故障有不同的相电压反应，也有几种虽然发出接地信号但并不是接地故障发生的情况存在，调度员在事故处理时要加以区分。如存在一相电压降低至几乎为零，同时出现其他两相电压有所升高，最终达到线电压，接地信号会随之出现，这种情况属于完全接地也称为金属性接地;如果对于降低过程中的一相电压来说，数值小于相电压但是大于零，其他两相电压电压升高大于相电压但是低于线电压，系统发接地信号，这种情况属于不完全接地;如存在降低到零的一相电压，同时其他两相电压并没有升高，此时发出接地信号时，可判断所在变电站母线上的电压互感器二次保险一相熔断;如在一相电压降低但不为零，同时其他两相电压不存在升高，在发出接地信号时，可认为所在变电站母线上的电压互感器高压熔断器存在熔断一相的情况;如存在一相电压降低且不为零，同时其他两项电压升高且超过线电压，或者其他两相电压降低出现不为零的同时存在陆续升高的一相电压，或者三相电压轮流升高，此时的产生的接地信号属于系统谐振。

（二）单相接地故障处理

1.故障预防

减少线路故障率要以平日的预防为主。提高线路平时的运行水平使线路正常可靠运行比靠线路故障时及时处理减少电网及用户损失更有利于电网和用户的利益。以10kV配网单相接地故障的预防为例，需关注可能引发单相接地故障的因素，以此优选预防手段，实现故障发生几率的有效控制。具体可从线路巡逻力度强化入手，同时还需要关注通道障碍清理的强化，以此针对性检查导线与植被、建筑间的距离是否合理，判断安全隐患是否存在。横担之上与杆顶位置的异物检查也不容忽视，并重点检查绝缘子位置导线的牢固性，导线垂弧过大、脏污破损等情况同样属于检查重点，在发现相关问题后及时处理，以此实现整体线路安全与通道畅通的多角度、全方位保障。此外，线路质量低、铁磁谐振过电压、雷电危害与污闪故障等因素引发的配网接地故障应采取针对性措施有效预防，例如线路整体升级改造、改变设备参数类型破坏铁磁谐振条件、线路改道避开雷区和重污染地区等，此类线路优化在规划层面就要涉及。

2.合理选线

对于10kV配网来说，中性点非有效接地方式属于基本接地模式，在出现单相接地故障后，设法明确故障位置，以此开展常规的接地故障检测，原有故障可由此迅速排除，但这一过程需保证线路供电整体可靠性不会受到影响。因此，合理选型与故障定位极为关键，近年来，自动选线装置多有运用，但结合实际调研可以发现，相对较低的正确选线率在实践中较为常见，这与不明显的小电流接地方式故障特征存在直接关联，负荷谐波干扰带来的影响也较大，受落后的选线水平影响，难以达成的选线目标将带来一系列负面影响。围绕老旧式操作方案进行分析可以发现，停电选线操作基于线路逐条拉闸的方式在虽然在选线准确率方面优势明显，但对于日渐复杂的城市配电网环境来说，这种故障排查涉及范围较广且需要耗费大量时间。因此，必须积极创新和开发更实用的自动选线装置，以此优化现场选线流程，保证选线效率和选线质量。如在单一判据条件下，注入信号选线、暂态分量选线、稳态分量选线的差异明显，这类方法可基于信号分量内容不同特质进行划分，操作细节方面存在的差异也不容忽视，如其中的稳态分量选线涉及负序电流法、零序电流谐波法、零序电流基波比幅比相法等内容，融合多判据选线则涉及聚类分析选线法、D-S证据推理选线法、神经网络选线法等内容。为实现接地故障的预防，合理选线方法的筛选极为关键，同时可将接地故障指示器设备设置于线路节点，如线路中端、线路始端、线路分支、配变出口，基于信号颜色的差异，即可快速判定故障出现位置，具体的故障处理效率和质量自然能够得到保障。

3.故障处理

线路的积极运维和新型选线技术的积极运用是一方面，在现有条件下，调度员在系统接地故障发生后及时准确的处理保证电网安全稳定运行是另一方面。利用新技术的自动选线装置以及结合传统的分割网络、拉路选线查找出故障线路后，应尽快将故障线路从系统中隔离，避免影响系统内正常设备的运行。其中对于系统谐振的情况要特别重视，发生时要通过分段母线、拉路等手段立即消除谐振条件，避免谐振过电压造成系统设备损坏。两个小电流接地系统同时接地时，不能进行系统并列和合环操作，避免造成两个系统不同相的接地并列和合环后造成接地兩相短路的事故扩大。现在用户对电能质量要求越来越高，小电流接地系统接地后合理利用接地后允许运行2小时以内的时差进行敏感、重要用户的负荷转供，做好优质服务也是调度员需要考虑的方面。

结论：为保证对于电力系统的有效控制与调度，降低接地故障对于电力系统运行的损害范围与危害程度，需要在掌握接地故障知识的基础上，运用合理的检测手段，判别故障的类型，利用科学的处理流程高效地解决电力系统接地故障。在此基础上，还要在日常的工作中，通过相关制度以及维护措施的落实，进一步深化电力系统接地故障解决的时效与实效，进而在电力调度工作的过程中，推动电力系统的良性运行。

参考文献：

[1]董俊，李一凡，束洪春，等.配电网馈出线路单相永久性接地故障性质辨识方法[J].电工技术学报，2020，35（21）：4576-4585.[2]许崇亮.电力系统接地故障的判断与处理研究[J].科学咨询（科技·管理），2019，（09）：32.